抱軸箱是機車轉(zhuǎn)向架中一個重要的零部件，其主要作用是使驅(qū)動電動機在車軸上與齒輪更好地嚙合，確保運行平穩(wěn)。現(xiàn)階段，在機車設(shè)計中，轉(zhuǎn)向架部分空間通常非常緊湊，這就使抱軸箱注定成為薄壁異形件。抱軸箱整體加工質(zhì)量的好壞將直接影響機車的行車安全。
1. 抱軸箱的加工現(xiàn)狀
以DF8B機車抱軸箱為例，箱體絕大部分非加工尺寸不超過15mm；兩端軸承安裝位置為整圓，中間部位為安裝驅(qū)動電動機而將其設(shè)計為非整圓，通過螺栓將電動機安裝在中間平面上。
由于結(jié)構(gòu)復雜，抱軸箱材料采用韌性好的C級鑄鋼，采用常規(guī)機加工方式，基本加工工序為：毛坯澆鑄→清理→退火→清砂→噴丸→劃線→粗加工→焊補→半精加工→精加工→探傷→交檢。
2. 加工難點分析
該產(chǎn)品RAM分析中，一級故障率為兩端軸承孔尺寸及形位公差，該因素將直接影響到軸承的安裝，整體影響車軸的使用性，如出現(xiàn)問題，將直接造成軸承失效，危及行車安全。
（1）抱軸箱鑄造質(zhì)量要求：該抱軸箱的材料為C級鋼，其控制難點在于鑄造質(zhì)量及后續(xù)缺陷處理后對加工尺寸及形位尺寸的影響。
（2）抱軸箱主要尺寸和形位公差精度要求：兩端軸承孔孔徑尺寸分別為φ344+0.057 +0mm、φ360-0.041 -0.098mm。兩端軸承孔同軸度為0.04mm，軸承孔由于直接裝配軸承，其圓柱度要求為0.015mm，尺寸公差為0.057mm。
3. 工藝改進措施
為確保產(chǎn)品質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，特意在粗加工工序后，安排對電動機面內(nèi)部及兩軸承孔端面增加超聲波探傷檢測，避免半精加工后出現(xiàn)重大的鑄造缺陷。通過多批次檢驗，發(fā)現(xiàn)存在幾個明顯的問題：由于鑄件毛坯問題，盡管在粗加工后采取了補焊處理，但在后續(xù)加工過程中仍然存在較多缺陷、裂紋。尤其是兩端軸承孔內(nèi)，在精加工孔口經(jīng)常會出現(xiàn)較大的疏松，夾砂、砂眼及裂紋等缺陷，由于本身留量不大，對后續(xù)處理難度加大。而且由于該產(chǎn)品屬于異形薄壁件，中間又是半圓結(jié)構(gòu)，多次補焊后又沒有回火的條件，焊接應力及加工應力不能及時消除，因此加工完后孔變形較大。盡管在加工時檢測合格，但在產(chǎn)品由工裝上松開后，再次檢測時尺寸差異大，不能滿足圖樣要求。針對上述問題，逐一分析并采取改進措施。
（1）改進鑄造工藝，降低鑄造缺陷。眾所周知，越靠近澆冒口缺陷越多。現(xiàn)有鑄造工藝澆冒口在兩端軸承孔附近，加工后此部位出現(xiàn)缺陷的情況比較普遍，且不好處理，因此將原來在軸承孔內(nèi)澆冒口位置改為在電動機面上澆冒口，而且電動機面上加工量可以適當增加，給后續(xù)缺陷處置留有余量，可以保證粗加工后多次處理并回火。
（2）精加工前增加工序，消除內(nèi)應力。精加工前增加工序為探傷、焊補、退火和噴丸。具體做法為：在毛坯粗加工時，將所有加工面加工成形，按正常留量尺寸，放量1mm。粗加工完后，對所有加工面、非加工面進行全面檢查；非加工面重點是外觀檢查，對于缺料、缺陷及時標注出來，避免后續(xù)不再處理后影響整體質(zhì)量；對加工面進行磁粉探傷，找出所有裂紋、疏松，明顯的砂眼、夾砂等，將所有缺陷標注清晰；然后對所有加工面、非加工面缺陷統(tǒng)一處理，處理方法為采用專用焊條進行保溫焊接，將所有缺陷、裂紋全部消除；打磨后再次探傷確認；無裂紋后再采用高溫退火，消除所有加工、焊接應力，避免在后續(xù)加工后再陸續(xù)釋放應力，造成產(chǎn)品加工尺寸不穩(wěn)定。
通過工藝調(diào)整，取得的改進效果有：在后續(xù)加工過程中，毛坯二次失效后加工性能得到極大的提高；由于對鑄件原有缺陷提前預防和多次處理，在后續(xù)加工中不再出現(xiàn)焊接硬點、夾砂、砂眼等，以及刀具異常磨損、崩刃等影響產(chǎn)品尺寸及外觀質(zhì)量的問題。同時，由于回火徹底，所以加工后尺寸變化較小。通過2臺份12件產(chǎn)品跟蹤檢測，其加工尺寸變化均在0.01mm以內(nèi)，說明工藝改進基本解決了變形、缺料、刀具異常磨損或崩刃等影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題，改進有效。
4. 后續(xù)再改進
后續(xù)精鏜孔工序中，在加工后工件未松開前都要進行檢測，若尺寸未到位要及時進行刀具修正后進行插補。但是有幾次均出現(xiàn)了在松開工件前檢測，尺寸橢圓度均保證在0.01mm以內(nèi)，但一旦松開夾具再進行檢測時，卻發(fā)現(xiàn)前后存在較大的差異，有時甚至還出現(xiàn)尺寸超差的現(xiàn)象。
前期對毛坯及缺陷的處理方案經(jīng)過驗證比較有效和可行，對精鏜中出現(xiàn)的問題就只能在機械加工方式方法上查找原因。粗加工時的幾道工序?qū)罄m(xù)沒有影響，如精銑電動機面孔、鉆螺栓孔等，均在精加工軸承孔前都已經(jīng)加工到位，并且在精加工軸承孔時還要利用電動機面及螺栓孔，作為定位及壓緊工件用。
可以看出，電動機面與工裝面對面貼合，加工前須對抱軸箱壓緊，抱軸箱反面螺孔同時兼作壓緊用。由于貼合面比較長，針對加工后測量合格、夾緊松開后出現(xiàn)尺寸變動的情況，分析可能有以下原因：①由于每個工人習慣不一樣，對壓緊力把握不同。②把緊4個螺栓時先后順序不一致，各部位受力不均，易導致加工后變形大。
改進方案為：將工裝與工件接觸面積減小，只在4個螺栓壓緊部位留量，讓壓緊部位有足夠支撐；對工裝進行修改，即抱軸箱與工裝只在螺栓壓緊部位保留接觸，其余部位加工去除0.5～1.0mm。改進后，經(jīng)多次檢測，完全滿足設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：機車異形薄壁件加工
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